π R Math Cafe

کافه ریاضی

Mathematics Note
موضوع
قدر مطلق و تقریب
فصل
دوم
تاریخ
/      /
استاد فراهانی
Math Cafe

درس سوم: قدر مطلق و محاسبه تقریبی

۱. درس‌نامه و مفاهیم اصلی

الف) مفهوم قدر مطلق (فاصله از مبدأ)
در ریاضیات، قدر مطلق به معنای فاصله یک عدد تا صفر (مبدأ) روی محور اعداد است. چون فاصله نمی‌تواند منفی باشد، حاصل قدر مطلق همیشه عددی نامنفی (مثبت یا صفر) است.
قدر مطلق را با نماد دو خط عمودی | a | نمایش می‌دهیم.
تعریف ریاضی:
اگر a یک عدد حقیقی باشد:
۱. اگر a مثبت باشد، قدر مطلق آن برابر خود a است. (|۵| = ۵)
۲. اگر a صفر باشد، قدر مطلق آن برابر صفر است. (|۰| = ۰)
۳. اگر a منفی باشد، قدر مطلق آن برابر قرینه‌ی a است. (|-۵| = -(-۵) = ۵)
|a| = { a     if a ≥ ۰
-a    if a < ۰
ب) رابطه قدر مطلق و رادیکال
یکی از مهم‌ترین نکات این درس، رابطه بین ریشه دوم (جذر) و قدر مطلق است.
برای هر عدد حقیقی a داریم:
= |a|
مثال: (-۳)² = ۹ = ۳ = |-۳|.
ج) محاسبه تقریبی اعداد گنگ
اعداد گنگ (مثل ۱۰) مقدار دقیق اعشاری ندارند. برای پیدا کردن مقدار تقریبی آن‌ها:
۱. دو مربع کامل (عددی که جذر دقیق دارد) قبل و بعد از عدد مورد نظر را پیدا می‌کنیم.
۲. مشخص می‌کنیم عدد به کدام‌یک نزدیک‌تر است.
۳. با آزمایش کردن اعداد اعشاری (تا یک رقم)، مقدار تقریبی را می‌یابیم.

۲. مثال‌های آموزشی (از ساده به دشوار)

مثال ۱: حاصل عبارت‌های زیر را به دست آورید.
الف) |-۷|     ب) |۰|     ج) |۱۲|
پاسخ:
الف) چون ۷- منفی است، قرینه می‌شود: ۷.
ب) فاصله صفر تا صفر: ۰.
ج) چون ۱۲ مثبت است، خودش می‌شود: ۱۲.

مثال ۲: حاصل عبارت |۵ - ۹| را حساب کنید.
پاسخ:
ابتدا داخل قدر مطلق را حساب می‌کنیم: ۵ - ۹ = -۴.
حالا قدر مطلق ۴- را می‌گیریم: |-۴| = ۴.

مثال ۳: حاصل (۱-۲ را ساده کنید.
پاسخ:
طبق قانون رادیکال و توان ۲، این عبارت برابر است با |۱ - ۲|.
باید علامت داخل قدر مطلق را تعیین کنیم. می‌دانیم ۲ ≈ ۱/۴.
پس ۱ - ۱/۴ منفی است.
چون داخل منفی است، باید قرینه شود: -(۱ - ۲) = -۱ + ۲ یا ۲ - ۱.

مثال ۴: اگر a = -۲ و b = ۳ باشد، حاصل |a - b| + |a × b| را بیابید.
پاسخ:
جایگذاری: |-۲ - ۳| + |(-۲) × ۳|.
ساده‌سازی: |-۵| + |-۶|.
محاسبه قدر مطلق‌ها: ۵ + ۶ = ۱۱.

مثال ۵: مقدار تقریبی ۱۹ را با یک رقم اعشار پیدا کنید.
پاسخ:
مربع‌های کامل اطراف ۱۹: ۱۶ < ۱۹ < ۲۵.
پس: ۱۶ < ۱۹ < ۲۵ ⇒ ۴ < ۱۹ < ۵.
چون ۱۹ به ۱۶ نزدیک‌تر است تا ۲۵، پس جواب به ۴ نزدیک‌تر است.
امتحان می‌کنیم:
۴۳ × ۴۳ = ۱۸۴۹ و ۴۴ × ۴۴ = ۱۹۳۶.
عدد ۱۹ به ۱۹/۳۶ نزدیک‌تر است، پس ۱۹ ≈ ۴/۴.

۳. نمونه سؤالات تشریحی حل‌شده (گام‌به‌گام)

سؤال ۱:

عبارت | π - ۴ | + | π - ۳ | را بدون استفاده از نماد قدر مطلق بنویسید.
حل:
مرحله ۱: تعیین علامت. می‌دانیم π ≈ ۳/۱۴.
پرانتز اول: ۳/۱۴ - ۴ (منفی). پرانتز دوم: ۳/۱۴ - ۳ (مثبت).
مرحله ۲: اولی قرینه می‌شود: -(π - ۴) = -π + ۴. دومی خودش: +(π - ۳).
مرحله ۳: (-π + ۴) + (π - ۳) = -π + π + ۴ - ۳ = ۱.
پاسخ نهایی: ۱.

سؤال ۲:

ریشه دوم عدد (۱-۳ را محاسبه کنید.
حل:
یعنی (۱-۳ که برابر است با |۱-۳|.
چون ۱ < ۳، داخل قدر مطلق منفی است.
حاصل برابر است با قرینه عبارت داخل: -(۱-۳) = ۳ - ۱.

سؤال ۳:

جاهای خالی را با علامت >، < یا = پر کنید.
الف) |-۵| ... |-۲|     ب) |-۳| ... ۳
حل:
الف) ۵ > ۲، پس |-۵| > |-۲|.
ب) ۳ = ۳، پس برابرند.

سؤال ۴:

اگر x < ۰ باشد، حاصل عبارت A = |x| - x را ساده کنید.
حل:
چون x منفی است، |x| برابر -x می‌شود.
جایگذاری: A = (-x) - x = -۲x.

سؤال ۵:

مقدار تقریبی عدد ۱ + ۱۰ را روی محور نمایش دهید.
حل:
جای تقریبی ۱۰ بین ۳ و ۴ است (نزدیک به ۳).
چون ۱ + ۱۰ است، از ۱ روی محور شروع می‌کنیم و به اندازه ۱۰ جلو می‌رویم.
مقصد نهایی بین ۴ و ۵ خواهد بود.

۴. تمرین‌های دانش‌آموزی (بدون پاسخ)

  • ۱. حاصل عبارت‌های زیر را به دست آورید: |-۱۲ + ۸|، |-۵| × |۲|، -|-۳|.
  • ۲. عبارت | ۵ - ۲ | را بدون نماد قدر مطلق بنویسید.
  • ۳. اگر a=۴ و b=-۳ باشد، مقدار (a+b)² چقدر است؟
  • ۴. مقدار تقریبی ۴۰ را با یک رقم اعشار محاسبه کنید.
  • ۵. عبارت A = |x - ۱| را برای x > ۱ ساده کنید.
  • ۶. درستی رابطه |a + b| = |a| + |b| را با a=۲, b=-۲ بررسی کنید.
  • ۷. عدد ۱۸ روی محور بین کدام دو عدد صحیح است؟
  • ۸. حاصل |۳ - π| + |π - ۴| را ساده کنید.
  • ۹. اگر x منفی باشد، حاصل |x|x چیست؟
  • ۱۰. جای خالی را پر کنید: (...)² = | -۷ |.

۵. تست‌های چهارگزینه‌ای حل‌شده

تست ۱: حاصل (۲-۵ کدام است؟

الف) ۲ - ۵
ب) ۵ - ۲
ج) ۲ + ۵
د) -۲ - ۵

پاسخ: گزینه ب. (چون داخل قدرمطلق منفی است، قرینه می‌شود).

تست ۲: اگر x < ۰ و y > ۰ باشد، حاصل |xy| برابر است با:

الف) xy
ب) -xy
ج) x
د) y

پاسخ: گزینه ب. (چون حاصل‌ضرب منفی است، قرینه می‌شود).

تست ۳: حاصل |۵ - ۳۰| کدام است؟

الف) ۵ - ۳۰
ب) ۳۰ - ۵
ج) ۵
د) ۳۰

پاسخ: گزینه ب. (چون ۳۰ > ۵ است، داخل منفی است).

تست ۴: عدد ۵۰ به کدام عدد صحیح نزدیک‌تر است؟

الف) ۶
ب) ۷
ج) ۸
د) ۵

پاسخ: گزینه ب. (۵۰ به ۴۹ نزدیک‌تر است تا ۶۴).

تست ۵: اگر |x| = ۰ باشد، آنگاه:

الف) مثبت است
ب) منفی است
ج) هر عددی
د) صفر است

پاسخ: گزینه د.

تست ۶: حاصل |-۳ + ۷ - ۱۰| چقدر است؟

الف) ۶
ب) -۶
ج) ۱۴
د) ۰

پاسخ: گزینه الف. (|-۶| = ۶).

تست ۷: کدام رابطه همواره درست است؟

الف) = a
ب) = -a
ج) = |a|
د) |a| = a

پاسخ: گزینه ج.

تست ۸: اگر a > b باشد، حاصل |b - a| چیست؟

الف) b - a
ب) a - b
ج) صفر
د) a + b

پاسخ: گزینه ب. (چون b - a منفی است، قرینه می‌شود).

تست ۹: مقدار تقریبی ۱ - ۲ با یک رقم اعشار:

الف) ۰/۴
ب) ۰/۴-
ج) ۲/۴
د) ۲/۴-

پاسخ: گزینه ب.

تست ۱۰: حاصل | ۵ - ۲ | برابر است با:

الف) ۳
ب) ۵ + ۲
ج) ۲ - ۵
د) ۵ - ۲

پاسخ: گزینه د. (مثبت است، خودش خارج می‌شود).

۶. تست‌های تمرینی (بدون پاسخ)

۱. حاصل عبارت (۳ - π)² کدام است؟
الف) ۳ - π
ب) π - ۳
ج) ۳ + π
د) غیر قابل محاسبه
۲. اگر x = -۵ و y = -۲ باشد، حاصل |x - y| کدام است؟
الف) ۷
ب) ۳
ج) ۳-
د) ۷-
۳. عدد ۸۰ بین کدام دو عدد صحیح قرار دارد؟
الف) ۸ و ۹
ب) ۷ و ۸
ج) ۹ و ۱۰
د) ۴۰ و ۴۱
۴. حاصل عبارت |-۲| + |۲| - |-۴| چیست؟
الف) ۸
ب) ۴
ج) ۰
د) ۴-
۵. اگر a منفی باشد، حاصل + a کدام است؟
الف) ۲a
ب) -۲a
ج) ۰
د)
۶. کدام یک از عبارت‌های زیر نادرست است؟
الف) |-x| = |x|
ب) |x²| = x²
ج) |x| ≥ ۰
د) |x + y| = |x| + |y|
۷. نزدیک‌ترین عدد صحیح به ۱۵۰ کدام است؟
الف) ۱۰
ب) ۱۱
ج) ۱۲
د) ۱۳
۸. ساده شده‌ی عبارت |۱ - ۳| + |۳ - ۲| کدام است؟
الف) ۱
ب) ۱-
ج) ۲۳ - ۳
د) ۳ - ۲۳
۹. اگر |x| = ۵ باشد، x چند مقدار می‌تواند داشته باشد؟
الف) ۱
ب) ۲
ج) بی‌شمار
د) هیچی
۱۰. حاصل ضرب |-۴| × ۱۱۶ چقدر است؟
الف) ۱
ب) ۱-
ج) ۴
د) ۱۴